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풍력발전과 원자력발전간 효용성 비교
한경석 한국폴리텍대학 외래교수
[2021-07-19 오전 11:34:00]
 
 
 

신에너지와 재생에너지를 합쳐 신재생에너지라고 부른다. 재생에너지에는 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력 등이 있고, 신에너지에는 수소에너지, 연료전지 등이 있다. 화석에너지가 지구 온난화를 일으키는 원인으로 인식되고 고갈문제까지 대두되면서 신재생에너지의 비중이 높아지고 있는 추세다. 자원을 효율적으로 관리하여 생산성 절감과 원가절감을 통한 경쟁력 향상을 연구하는 산업공학 측면에서 살펴보고자 한다.
2016년 국제에너지기구가 발표한 ‘세계에너지밸런스’통계보고서의 세계에너지원 비중을 살펴보면 석탄28, 천연가스28, 신재생에너지23, 원자력18, 석유3%로 아직 화석연료의 비중이 압도적으로 높다. 신재생에너지는 오염 물질이나 이산화탄소 배출이 적어 환경 친화적이고 비교적 지구상에 고르게 분포하고 있다는 장점이 있는 반면 초기투자 비용이 높고 효율성이 낮으며 자연환경의 영향을 받게 되는 단점이 있다.
지난 2월 5일, 대통령은 전남 신안군에서 2030년까지 48.5조원을 투자해 8.2GW 세계 최대의 풍력단지를 만들겠다고 선언했다. 사업비 48.5조는 어느 정도 규모일까. 2020년 국방예산 50조에 맞먹고, 4대강 22조원의 사업비를 감안하면 어느 정도 막대한 금액인지를 가늠할 수 있게 한다. 신안 앞바다에는 높이 200m 풍력발전기에 100~150m 날개가 더해지면 249m의 63빌딩 높이를 압도하는 거대한 구조물인 4MW 발전기 2050개가 설치된다. 그 점유면적은 서울시 면적의 3.3배에 이른다고 국민대 홍성걸 교수는 주장한다. 다도해 해상에 이렇게 많은 풍력발전기가 설치되면 어업, 관광, 환경 등에 분명 영향이 있을 텐데 정치권과 환경 관련 시민단체들은 아무런 문제 제기를 하지 않고 있어 의아스럽다.
생산된 전기를 수요지인 대도시와 산업단지로 보내기 위해 긴 해저 케이블을 깔아야 한다. 설치와 유지관리 비용 또한 천문학적일 것으로 추정된다. 대통령의 장밋빛 편익은 강조되고 있고 우리가 감내해야할 상실과 비용에 대한 언급은 수면 아래 잠겨있다.
투자에 대한 효용성을 살펴보자. 48.5조원을 투자하여 8.2GW를 얻게 되므로 1GW당 5.9조원의 비용이 들어간다. 원자력 건설단가 1기당 3.3조를 감안하면 명목상 1.8배 높다. 여기에 실질 가동률을 감안해야 한다. 바람이 안정적으로 지속되는 것이 아니고 과거 10여 년의 경험치를 고려할 때 낙관적 가정치는 30% 정도에 그친다. 우리나라의 환경은 바람이 많고 강도가 센 북해 해상을 접하고 있는 노르웨이, 영국, 독일, 덴마크 등과 비교하여 풍속과 풍량이 절대적으로 열세다. 즉 실제 생산량은 8.2GW에 미치지 못하고 30%인 2.5GW 정도에 머물러 풍력1GW당 생산비는 19.4조에 이르게 된다. 반면 원자력은 85%의 높은 가동률을 시현하고 있으므로 1GW당 3.9조원에 불과하다.
더구나 풍력의 설계수명은 약 20년으로 원전의 60년에 비해 1/3에 불과하다. 이를 종합하면 1GW 발전에 필요한 초기비용은 신안풍력이 58.2조(19.4x3), 원전 3.9조로 신안풍력발전이 원전대비 약 15배나 많을 것으로 추정된다. 놀라운 산출이 아닐 수 없다. 결국 발전설비 가동률과 수명을 반영한 평균발전량과 실질비용 고려 없이 시설용량만을 강조해 국민을 의도적으로 호도한 것은 아닌지 냉철하게 판단하여야 한다.
풍력발전은 태양광발전과 함께 ‘간헐성‘이라는 치명적 약점도 가지고 있다. 바람의 세기와 량에 따라 그 출력의 편차가 매우 크다. 따라서 바람이 불면 발전하고 멈추면 발전도 멈추게 되어 수요에 적시 공급이 자유롭지 못하다. 이를 극복하기 위해 발전 전기를 보관하기 위한 대용량 에너지저장장치(Energy Storage System)의 확보가 뒷받침 되어야 하나 화재 등으로 부터 안전성과 성능에 있어 취약점이 많고 추가 비용도 고려해야 한다. 발전이 멈추었을 때를 대비해 LNG를 연료로 하는 백업발전시스템을 보완해야 하는데 이때 발생되는 이산화탄소의 배출은 탄소중립 취지에 정면으로 배치되게 된다. 태양광, 풍력 등을 이용한 발전은 기상이변에 따라 불안정하여 대규모 정전을 초래할 개연성이 높다. 지정학적으로 전력망이 고립되어 있는 우리나라는 유사시 전력을 수출하거나 수입할 수 없는 환경임을 고려할 때 풍력과 태양광발전의 비중이 높아진다 해서 결코 반길 일만은 아닌 것이다.
과학적 실증적 검증이 부족한 신정책은 단기적으로 국민의 관심을 자극할 수는 있어도 우리의 삶을 윤택하게 할 수 없다. 우리나라에 적합한 이산화탄소 저감용 에너지원은 원자력이라는 결론에 다다르게 된다. 소형모듈원전(SMR)과 원전을 탄소중립을 위한 핵심 수단으로 인식하고 투자에 적극 나서고 있는 에너지 선진국들의 사례가 우리에게 주고 있는 시사점이 무엇인가. 진중히 살펴 탈원전정책을 접고 원전생태계 복원에 적극 나서야한다.

 

편집국(scshinmun@naver.com)

 
 
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